無人機傾斜攝影測量技術(shù)在線性工程土地勘測定界中的應(yīng)用探討

文小勇　毛忠安

摘 要：目前，土地勘測定界測繪方法仍然較為傳統(tǒng)，仍然沒有相關(guān)人員研究此領(lǐng)域。文章嘗試將無人機傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用于高速鐵路用地手續(xù)辦理的土地勘測定界中，創(chuàng)造性的將用地界樁、權(quán)屬調(diào)查、地類調(diào)查數(shù)字化于圖紙上。在大比例尺帶狀地形圖上進行簽字蓋章，作為數(shù)據(jù)制作的基礎(chǔ)資料進行再入庫。不僅可以有效防止“搶栽、搶建、搶種”現(xiàn)象的發(fā)生，還可以最大限度的避免征地糾紛，讓土地權(quán)利人直觀地看到征地界線位置。同時，大大節(jié)省建設(shè)用地報批時間，為建設(shè)用地合法化提供了時間保障。

關(guān)鍵詞：無人機傾斜攝影；土地勘測定界；應(yīng)用

中圖分類號：P272 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）32-0175-04

Abstract： At present， the land survey boundary mapping method is still more traditional， there is still no relevant personnel to study this field. This paper attempts to apply the UAV tilt photography technology to the land survey and demarcation of the high-speed railway land use formalities， and creatively digitizes the land boundary pillars， the property right survey and the land category survey on the drawings. The large scale strip topographic map should be signed and stamped as the basic information for data production and then put into the database. It can not only effectively prevent the occurrence of the phenomenon of "urgent planting， building and growing"， but also avoid land expropriation disputes to the maximum extent， so that the land owners can see the location of the land expropriation line intuitively. At the same time， it greatly save the construction land approval time， to provide a time guarantee for the legalization of construction land.

Keywords： UAV tilting photography； land survey demarcation； application

引言

土地勘測定界是農(nóng)轉(zhuǎn)用、建設(shè)用地報批的必經(jīng)階段。在黨的十九大以及十三五規(guī)劃的宏偉藍圖、行動綱領(lǐng)指導(dǎo)下，我國的經(jīng)濟建設(shè)正以跨越式速度穩(wěn)步前進。但是，隨著科學(xué)用地要求以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的日臻成熟，各種建設(shè)用地出現(xiàn)了“未批先用、批而不用”等不合理現(xiàn)象，致使較多項目難以落地，制約交通、能源、水利等大型項目開展的瓶頸日益凸顯。土地勘測定界傳統(tǒng)測量雖能較高精度的完成，但耗費人力、時間、資源成本較大。目前，針對土地勘測定界項目，大多沿用傳統(tǒng)測繪，還沒有將無人機傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用于此類項目。本文嘗試將此技術(shù)應(yīng)用于土地勘測定界，外業(yè)權(quán)屬、地類調(diào)查前，形成大比例尺地形圖，然后實現(xiàn)內(nèi)業(yè)指界、簽字等土地勘測定界流程，大大縮減了成本、提高了專業(yè)水準(zhǔn)、解放了勞動力，同時，航測形成的大比例尺地形圖配合工程用地紅線，制作后期工程進度圖，可以實現(xiàn)工程建設(shè)全面監(jiān)控。經(jīng)過預(yù)設(shè)點位中誤差對比分析，使用此方法完全可以達到1：2000勘測定界要求，為建設(shè)用地報批提供一套成熟的方案。

1 無人機傾斜攝影技術(shù)

1.1 攝影測量發(fā)展

攝影測量是利用光學(xué)攝影機獲取被攝物體的形狀、大小、位置、特性及其相互關(guān)系，經(jīng)過處理獲取所需信息。主要在各種比例尺地形圖測制，地形數(shù)據(jù)庫建立，為各種地理信息系統(tǒng)、土地信息系統(tǒng)以及各種工程應(yīng)用提供空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。攝影測量技術(shù)從模擬到解析，從解析到數(shù)字，再從正攝到傾斜，得到了跨越式發(fā)展。截至目前，利用搭載RTK設(shè)備的無人機進行低空傾斜攝影，通過搭載多臺不同角度的傳感器，以視角大、分辨率高優(yōu)點應(yīng)用于測繪大比例尺地形圖。

1.2 傾斜攝影技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器（常用的為五鏡頭相機）。同時采集垂直、傾斜等不同角度的影像，獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確的信息。垂直地面角度拍攝獲取的影像稱為正片，鏡頭朝向與地面成一定夾角獲取的四組拍攝影像稱為斜片。它結(jié)合了無人飛行平臺所搭載的GPS/IMU系統(tǒng)，獲取拍攝瞬間的POS數(shù)據(jù)以及像控點數(shù)據(jù)，軟件處理后獲取“數(shù)字表面模型、數(shù)字正攝影像和三維模型”的一種新型攝影測量技術(shù)（圖1）。因為傾斜攝影能夠提供更好的視角去觀察建筑物側(cè)面，更好的生成側(cè)面紋理，使得傾斜影像相比垂直影像有著顯著的優(yōu)點。目前，無人機傾斜攝影計算在城市規(guī)劃、建設(shè)和管理、三維城市建模等方面已經(jīng)嶄露頭角，初顯優(yōu)勢。其在水利、國土、應(yīng)急測繪等多行業(yè)的應(yīng)用正待深度普及，掌握前沿科技、核心技術(shù)將會為企業(yè)發(fā)展帶來更多機遇。這也給土地勘測定界提供了一種新的研究方向，如何將線型工程地形圖測繪的精度提高，用于土地勘測定界，正是本文研究的目的。

2 土地勘測定界

土地勘測定界是指在當(dāng)?shù)貒临Y源管理部門的組織下，涉及勘測定界單位與用地單位及用地范圍內(nèi)各土地權(quán)屬單位相互協(xié)調(diào)、配合的工作。在進行勘測定界工作之前，應(yīng)在當(dāng)?shù)貒临Y源管理部門的組織下，收集用地范圍內(nèi)土地利用現(xiàn)狀調(diào)查及城鎮(zhèn)地籍調(diào)查資料、收集各土地權(quán)利人的權(quán)屬證明材料，實地調(diào)查用地范圍內(nèi)的土地權(quán)屬、土地類別、土地權(quán)利人狀況，在此基礎(chǔ)上進行放樣及測量工作，并撰寫建設(shè)用地勘測定界技術(shù)報告書，編繪勘測定界圖。因此在進行勘測定界工作之前要做好的周密的準(zhǔn)備工作，尤其在組織協(xié)調(diào)工作中，要做好人員分工，以便快速準(zhǔn)確的完成土地勘測定界任務(wù)。

2.1 測繪基準(zhǔn)及投影

坐標(biāo)系采用CGCS2000坐標(biāo)系，高程基準(zhǔn)為1985國家高程基準(zhǔn)；采用高斯克呂格3°帶投影，投影面為0，中央子午線與當(dāng)?shù)赝恋乩矛F(xiàn)狀庫參數(shù)一致成圖比例尺為1：2000。

2.2 作業(yè)依據(jù)

《土地勘測定界規(guī)程》、《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》、《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》、《集體土地所有權(quán)調(diào)查技術(shù)規(guī)定》等。

2.3 作業(yè)程序

土地勘測定界工作是項目實施工作中的重要環(huán)節(jié)。為確保工作符合技術(shù)規(guī)程要求的精度及進度，必須有條不紊地按內(nèi)容的先后順序開展工作，才能達到預(yù)期目的。按照土地勘測定界工作的特點和規(guī)律，將其工作分為準(zhǔn)備工作階段、外業(yè)工作階段、內(nèi)業(yè)工作階段、成果檢查驗收及歸檔四個階段。具體流程如下圖2。土地勘測定界，主要任務(wù)在組織協(xié)調(diào)。如果協(xié)調(diào)到位，分地指界、權(quán)屬測量、地類認定等工作都是測量學(xué)基本內(nèi)容，相對簡單。外業(yè)調(diào)查、外業(yè)測量、內(nèi)業(yè)整理，各司其職、井條有序才能做到效率高、服務(wù)水平高，才能為建設(shè)單位、為自己單位節(jié)省開支，提高利潤。從土地勘測定界定義、流程及要求上可以看出，攝影技術(shù)應(yīng)用于土地勘測定界具有可操作性，將無人機傾斜攝影用于此領(lǐng)域具有較高的研究價值。

3 傾斜攝影技術(shù)在土地勘測定界中的應(yīng)用

土地資源是人類賴以生存的家園，中國作為世界上人口最多的國家，人均耕地很是貧瘠。因此，十分珍惜、合理利用土地和切實保護耕地已經(jīng)成為我國的基本國策。各級人民政府應(yīng)當(dāng)采取措施，全面規(guī)劃，嚴(yán)格管理，保護、開發(fā)土地資源，嚴(yán)禁非法占用土地的行為。針對線性工程涉及權(quán)屬單位、權(quán)利人眾多，用地范圍又相對較窄的情況，本論文創(chuàng)造性的將無人機傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用于線性工程的土地勘測定界中，打破了已往的“征地數(shù)據(jù)獲取→用地界樁埋設(shè)→現(xiàn)場指界→權(quán)屬調(diào)查→外業(yè)測量→內(nèi)業(yè)制圖→提交成果”的傳統(tǒng)模式。將“現(xiàn)場指界、權(quán)屬調(diào)查”綜合于內(nèi)業(yè)處理，利用無人機傾斜攝影技術(shù)配套網(wǎng)絡(luò)RTK、千尋定位系統(tǒng)等新興技術(shù)，快速、精準(zhǔn)的提取線性工程的大比例尺帶狀地形圖，通過“內(nèi)業(yè)+外業(yè)+內(nèi)業(yè)”的模式，形成最終的建設(shè)用地報批數(shù)據(jù)。

3.1 大比例尺帶狀地形圖制作

本次研究以鐵路用地項目的勘測定界為例，測繪鐵路沿線500m范圍內(nèi)帶狀地形圖。

首先，資料收集。根據(jù)初步設(shè)計或者施工圖紙收集鐵路沿線控制點及點之記、已有地形圖、土地利用現(xiàn)狀庫、土地利用總體規(guī)劃庫等已有資料。將征地紅線和土地利用現(xiàn)狀圖套合，初步統(tǒng)計占地情況，制定飛行方案并申請空域；根據(jù)鐵路線型、飛機性能、1：2000的勘界成果要求，明確航高、架次、拍攝間隔、航向及旁向重疊等參數(shù)。其次，數(shù)據(jù)采集。按照線路走向，在線路兩旁埋設(shè)足夠數(shù)量的像控點，像控點的埋設(shè)要符合要求；根據(jù)制定好的飛行方案，開展地形數(shù)據(jù)采集。再次，內(nèi)業(yè)處理。通過空三加密、多視影像聯(lián)合平差、多視影像密集匹配、數(shù)字表面模型生成、正攝影像糾正進行可視化處理，最終得到三維傾斜模型。最后，調(diào)繪補測及成圖。征地紅線兩側(cè)500m范圍內(nèi)有云霧遮擋、飛行質(zhì)量不好等影像不清楚的進行補測。根據(jù)1：2000做圖要求，完成圖面整飾（圖3）。

3.2 權(quán)屬調(diào)查的內(nèi)業(yè)處理

線狀地形圖成圖后，套合征地紅線，組織進行權(quán)屬調(diào)查、土地利用類型調(diào)查。在圖紙上可以清晰的看到每一塊土地的利用類型，以及土地權(quán)利人判別權(quán)屬界線的道路、田坎等?？睖y定界時，現(xiàn)場踏勘后在地形圖上標(biāo)示權(quán)屬界線（圖4），涉及土地權(quán)利人在界線兩邊簽字。條件成熟后，可以由熟悉本村土地情況人員，直接在圖紙上進行權(quán)屬界線劃定工作，有疑問地方再至現(xiàn)場踏勘。另外，紙質(zhì)化的圖紙可以保存指界、地類認定、簽字等原始檔案。

根據(jù)圖紙上劃定的權(quán)屬界線進行數(shù)據(jù)再入庫，制作征地紅線內(nèi)權(quán)屬界線數(shù)據(jù)層；根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》（GBT 21010-2017）標(biāo)準(zhǔn)，制作土地利用類型數(shù)據(jù)層。在ArcGIS中，利用疊加分析功能整理處每一個地塊信息，作為勘測定界技術(shù)報告基礎(chǔ)資料。圖4豎向?qū)嵕€是由實地指界再入庫制作的權(quán)屬界線，很好的與影像中道路邊緣（即實際權(quán)屬界線）重合，在精度、可行性及便利性等方面都得到了驗證。

3.3 成果可靠性比對分析

將圖紙上劃定權(quán)屬界線、土地利用類型界線，同時進行實地測量，經(jīng)過數(shù)據(jù)對比分析，均在誤差范圍內(nèi)（相關(guān)參數(shù)見表1、2），可以滿足1：2000勘測定界需求。

為了檢驗此方法的平面精度，一共實地測量了20個平面檢查點，各檢查點平面精度見上表2所示。根據(jù)ΔX、ΔY和ΔS數(shù)據(jù)，依據(jù)中誤差公式求解出檢查點的點位中誤差mΔS，

按TD/T 1001-2012《地籍調(diào)查規(guī)程》要求，界址點精度分為三級，其中一級±5cm、二級±7.5cm、三級±10cm（表3）。將各檢驗點點位誤差代入上式計算，可知檢驗點點位中誤差為6.8cm，符合相關(guān)規(guī)范要求。特別是大型線性工程，涉及較多的用地為農(nóng)村土地，其界址點精度可參考三類執(zhí)行。

4 結(jié)束語

本文基于無人機傾斜攝影系統(tǒng)獲取影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)，利用Smart3D軟件進行空三處理，生成真實三維模型，制作地形圖。在地形圖上劃定權(quán)屬界線、土地利用類型界線，土地權(quán)利人在權(quán)屬界線兩邊簽字后進行數(shù)據(jù)再入庫的方法，將實地量測檢查點坐標(biāo)和基于三維模型生成地形圖中檢查點的平面坐標(biāo)進行對比，證實了該方法可以滿足 1：2000勘測定界的要求。這種利用傾斜攝影技術(shù)制作大比例尺地形圖，疊加建設(shè)用地征地紅線后，在紙質(zhì)地圖上分地、指界、勾繪地類圖斑（輔以外業(yè)補測）進行數(shù)據(jù)再入庫的方法，為加快土地批復(fù)、合法利用土地提供了一種新的方法。

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